Conducto anular de doble flujo y quemador que comprende un conducto de este tipo.

Conducto anular (8) delimitado por dos tubos (12, 13) cuyos ejes (2) son paralelos y que son móviles axialmenteuno respecto del otro,

llevando un primer tubo (12) órganos de desviación (17) que están adaptados para conferiruna componente tangencial a una primera parte de un fluido que se desplaza a través del conducto (8) y que sonfijos con respecto a este tubo (12), comprendiendo el segundo tubo (13) órganos de enderezamiento (19) que estánadaptados para permitir que la parte complementaria del fluido que se desplaza a través del conducto (8) tenga, enla extremidad aguas abajo (20) del conducto (8), un ángulo de desviación tangencial específico, y que estáconformado de modo que el ángulo de desviación tangencial de la primera parte del fluido en la extremidad aguasabajo (20) del conducto (8) depende de la posición axial relativa de los dos tubos (12, 13), caracterizado porque los órganos de enderezamiento (19) son fijos con respecto al segundo tubo (13), porque el ángulo de desviación de losórganos de desviación (17) varía según la dirección axial, y porque la modificación del ángulo de desviacióntangencial de la primera parte del fluido es realizada por el desplazamiento axial de la extremidad aguas abajo delrecubrimiento de los órganos de desviación (17) por los órganos de enderezamiento (19).

Conducto anular de doble flujo y quemador que comprende un conducto de este tipo La presente invención concierne a un conducto anular así como a un quemador que comprenda un conducto de este tipo, pudiendo ser el quemador un quemador de aire primario, un quemador de aire total, un quemador de gas.

Se conoce un conducto anular del tipo delimitado por dos tubos cuyos ejes son paralelos, llevando un primer tubo órganos de desviación adaptados para conferir una componente tangencial a un fluido que se desplaza a través del conducto.

Un conducto de este tipo es utilizado habitualmente en quemadores, especialmente en quemadores de aire primario tales como los descritos en la solicitud EP 967 434. En efecto, en los quemadores modernos tales como los descritos en esta solicitud, a fin de mejorar la combustión, los conductos de alimentación de combustible están rodeados por dos conductos periféricos de alimentación de aire primario que generan un flujo turbulento (o helicoidal) , no comprendiendo uno de estos conductos órganos de desviación de modo que el aire que circula a través de ellos sale según un flujo axial, mientras que el otro comprende tales órganos de modo que el aire que circula a través de ellos sale de los mismos según un flujo rotatorio alrededor del eje del quemador. La calidad de la mejora aportada por estos dos conducto periféricos depende de las regulaciones que convenga hacer, especialmente en lo que concierne a los caudales de aire primario que estos aportan: por una parte, el caudal total del aire aportado por estos conductos periféricos con respecto a los caudales de los otros constituyentes (combustibles y aire primario central) y, por otra, la relación de estos dos caudales de aire primario periférico que permite modular el efecto turbulento. La regulación de los dos caudales es particularmente delicada y necesita que el usuario esté particularmente cualificado.

Además, debido a la presencia de los dos conductos periféricos de alimentación de aire, estos quemadores son particularmente pesados, voluminosos, complejos (a nivel de la parte aguas arriba de los conductos para permitir su alimentación) y caros.

Una solución propuesta para facilitar la regulación del flujo turbulento al tiempo que se aligere al quemador ha sido reemplazar los dos conductos por un solo conducto anular delimitado por dos tubos cuyos ejes son paralelos y que son móviles axialmente uno con respecto al otro, llevando un primer tubo órganos de desviación adaptados para conferir una componente tangencial a un fluido que se desplaza a través del conducto, comprendiendo el segundo tubo una porción de arrastre adaptada para permitir el arrastre del fluido fuera de los órganos de desviación, dependiendo el ángulo de desviación tangencial del fluido en la extremidad aguas abajo del conducto de la posición axial del segundo tubo con respecto al primero. Esta solución está descrita en las solicitudes FR 2 857 597 y FR 1 135 187.

Sin embargo, se constata que si bien se permite efectivamente aligerar el quemador y tener únicamente un solo caudal que haya que regular, la regulación del flujo turbulento sigue siendo delicada. En efecto, el fluido a la salida del conducto presenta, según la regulación elegida, un flujo demasiado axial, o un flujo demasiado turbulento, y se constata que los flujos de comportamiento intermedio son inestables, siendo considerada difícil la regulación de un flujo intermedio.

La presente invención pretende realizar, por una parte, un quemador que ofrezca la misma ligereza que los de la solicitud últimamente citada (véase el documento FR 2 887 597) y que permita una regulación del flujo turbulento, pudiendo ser esta regulación progresiva y controlada y, por otra, un conducto anular que permita tener un quemador de este tipo.

De acuerdo con la invención, en el conducto anular del tipo antes citado, los órganos de desviación confieren una componente tangencial solamente a una primera parte que se desplaza a través del conducto, comprendiendo el segundo tubo órganos de enderezamiento que están adaptados para permitir que la parte complementaria del fluido que se desplaza a través del tubo tenga, en la extremidad aguas abajo del conducto, un ángulo de desviación tangencial específico.

Este conducto permite así tener un quemador particularmente ligero debido al hecho del reemplazamiento de los dos conductos tradicionales por un solo conducto. Por otra parte, cuando los órganos de enderezamiento están adaptados con respecto a los órganos de desviación de modo que separen, en la extremidad aguas abajo de su recubrimiento, la parte complementaria del fluido de la primera parte, los flujos de las dos partes de fluido a la salida del conducto son más estables. Además, cuando los dos tubos están montados axialmente deslizantes uno respecto de otro y el ángulo de desviación tangencial conferido por los órganos de enderezamiento es pequeño, incluso nulo, la regulación del flujo turbulento del fluido se encuentra simplificada: estabilizando el flujo axial (casi axial) de la parte complementaria del fluido el flujo turbulento de la primera parte. Además, cuando los órganos de enderezamiento son llevados por el tubo exterior, el flujo axial rodea al flujo turbulento y le estabiliza de un modo particularmente eficaz permitiendo aumentar el ángulo de desviación tangencial de la primera parte del fluido sin que haya un brusco cambio de comportamiento que conduzca a un flujo global divergente.

Otras particularidades y ventajas se pondrán de manifiesto en la descripción detallada de los tres modos de realización dados a título de ejemplos no limitativos e ilustrados en los dibujos anejos, en los cuales:

La figura 1 es una vista parcial según un corte axial de un quemador que comprende un conducto anular de acuerdo con el primer modo de realización de la presente invención;

La figura 2 es una vista en corte axial de la parte aguas abajo del conducto de acuerdo con el primer modo de realización de la presente invención, que representa un agrandamiento de la zona II de la figura 1;

La figura 3 es una vista desplegada de la parte aguas abajo del conducto ilustrado en la figura 2;

La figura 4 es una vista similar a la figura 2, siendo el conducto de acuerdo con un segundo modo de realización de la presente invención;

La figura 5 es una vista similar a las figuras 2 y 4, siendo el conducto de acuerdo con un tercer modo de realización de la presente invención;

La figura 6 es una vista similar a la figura 3, siendo el conducto de acuerdo con el tercer modo de realización de la presente invención; y

La figura 7 es una vista agrandada de la zona VII de la figura 1.

La figura 1 representa un quemador 1 que se extiende según un eje 2 y que comprende varios conductos sensiblemente coaxiales (en este caso cinco) . Estos cinco conductos comprenden un conducto central de alimentación de combustible 3 (en el cual, en el presente ejemplo, está alojada una caña de inyección de combustible líquido o gaseoso 4) , un conducto central de alimentación de aire primario 5 que rodea al conducto central de alimentación de combustible 4, un primer conducto periférico de alimentación de combustible 6 (por ejemplo, un sólido pulverizado) que rodea al conducto central de alimentación de aire primario 5, un segundo conducto periférico de alimentación de combustible 7 (por ejemplo, un gas) que rodea al primer conducto central de alimentación de combustible 6, y un conducto anular 8 periférico de alimentación de aire primario situado al exterior de todos los conductos de alimentación de combustible. El conducto central de alimentación de combustible 3 está delimitado por un tubo central 9, el conducto central de alimentación de aire primario 5 está delimitado por el tubo central y un primer tubo periférico 10, el primer conducto periférico de alimentación de combustible 6 está delimitado por el primer tubo periférico 10 y un segundo tubo periférico 11, el segundo conducto periférico de alimentación de combustible 7 está delimitado por el segundo tubo periférico 11 y un tercer tubo periférico 12, y el conducto anular 8 de alimentación de aire primario está delimitado por el tercer tubo periférico 12 y por un tubo externo 13.

De modo clásico, el tercer tubo periférico 12 está montado axialmente deslizante con respecto al tubo externo 13, el segundo tubo periférico 11 está montado axialmente deslizante con respecto al tercer tubo periférico 12, y el primer tubo periférico 10 está montado axialmente deslizante con respecto al segundo tubo periférico 11.

Además, el quemador 1 comprende un estabilizador central 13 que recubre la salida del conducto central de alimentación de aire... [Seguir leyendo]

1. Conducto anular (8) delimitado por dos tubos (12, 13) cuyos ejes (2) son paralelos y que son móviles axialmente uno respecto del otro, llevando un primer tubo (12) órganos de desviación (17) que están adaptados para conferir una componente tangencial a una primera parte de un fluido que se desplaza a través del conducto (8) y que son fijos con respecto a este tubo (12) , comprendiendo el segundo tubo (13) órganos de enderezamiento (19) que están adaptados para permitir que la parte complementaria del fluido que se desplaza a través del conducto (8) tenga, en la extremidad aguas abajo (20) del conducto (8) , un ángulo de desviación tangencial específico, y que está conformado de modo que el ángulo de desviación tangencial de la primera parte del fluido en la extremidad aguas abajo (20) del conducto (8) depende de la posición axial relativa de los dos tubos (12, 13) , caracterizado porque los órganos de enderezamiento (19) son fijos con respecto al segundo tubo (13) , porque el ángulo de desviación de los órganos de desviación (17) varía según la dirección axial, y porque la modificación del ángulo de desviación tangencial de la primera parte del fluido es realizada por el desplazamiento axial de la extremidad aguas abajo del recubrimiento de los órganos de desviación (17) por los órganos de enderezamiento (19) .

2. Conducto anular (8) de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque los órganos de enderezamiento (19) están conformados de modo que confieren a la parte complementaria del fluido, en la extremidad aguas abajo (20) del conducto (8) , un ángulo de desviación tangencial inferior a 5º, y preferentemente sensiblemente nulo.

3. Conducto anular (8) de acuerdo con las reivindicaciones 1 o 2, caracterizado porque los órganos de enderezamiento (19) están conformados de modo que confieren a la parte complementaria del fluido, en la extremidad aguas abajo (20) del conducto (8) , el mismo ángulo de desviación tangencial cualquiera que sea la posición axial relativa de los dos tubos (12, 13) .

4. Conducto anular (8) de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque los órganos de enderezamiento (19) están dispuestos con respecto a los órganos de desviación (17) de modo que separan, en la extremidad aguas abajo de su recubrimiento, la parte complementaria del fluido de la primera parte.

5. Conducto anular (8) de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque los órganos de desviación (17) están formados por una primera serie de canales (17) , estando delimitado cada canal (17) , por una parte, por una pared de fondo (21) y, por otra, por dos paredes longitudinales (22) que se extienden según las direcciones axial (16) y radial (23) y presentan, con respecto al eje (2) del conducto (8) , una desviación tangencial (24) .

6. Conducto anular (8) de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque los órganos de enderezamiento (19) están formados por una segunda serie de canales (19) , estando delimitado cada canal (19) , por una parte, por una pared de fondo (25) y, por otra, por dos paredes longitudinales (26) que se extienden según las direcciones axial (16) y radial (23) , extendiéndose paredes de unión superior (34) de la extremidad libre de una pared longitudinal (26) de un canal (19) a la de la pared longitudinal (26) del canal (19) adyacente.

7. Conducto anular (8) de acuerdo con la reivindicación 6 dependiente de la reivindicación 5, caracterizado porque cada canal (19) de la segunda serie está dispuesto angularmente en un intervalo angular delimitado por dos sectores angulares que corresponden a la ocupación angular de dos canales (17) adyacentes de la primera serie.

8. Conducto anular (8) de acuerdo con las reivindicaciones 6 o 7 dependientes de la reivindicación 5, caracterizado porque medios de separación (32, 36) , llevados por la segunda serie de canales (19) , separan, cualquiera que sea la posición axial relativa de los dos tubos (12, 13) , cualquier canal (17, 19) de una serie de cualquier canal (19, 17) de la otra serie.

9. Conducto anular (8) de acuerdo con la reivindicación 8, caracterizado porque los medios de separación (32, 36) comprenden la serie de paredes de unión superior (34) .

10. Conducto anular (8) de acuerdo con las reivindicaciones 8 o 9, caracterizado porque los medios de separación (32, 36) comprenden una serie de tapas (36) que recubren la pared de fondo (25) de los canales (19) de la segunda serie.

11. Conducto anular (8) de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 o 10, caracterizado porque el segundo tubo

(13) comprende una porción de arrastre (35, 38, 39) que está orientada, según la dirección radial (23) , en el sentido de un alejamiento del primer tubo (12) para un desplazamiento según la dirección axial (16) de aguas arriba hacia aguas abajo de modo que permite una adhesión de los filetes del fluido contra su pared por efecto Coanda.

12. Conducto anular (8) de acuerdo con la reivindicación 11 dependiente de una de las reivindicaciones 8 a 10, caracterizado porque los medios de separación (32, 36) forman al menos una parte de la porción de arrastre (35, 38, 39) .

13. Conducto anular (8) de acuerdo con la reivindicación 12, caracterizado porque la porción de arrastre (35, 38, 39) comprende una serie de paredes de unión aguas abajo (35) que se extienden de la extremidad aguas abajo de una

pared longitudinal (26) de un canal (19) de la segunda serie a la de la pared longitudinal (26) del canal (19) adyacente.

14. Conducto anular (8) de acuerdo con las reivindicaciones 12 o 13 dependientes de la reivindicación 10, caracterizado porque la porción de arrastre (35, 38, 39) comprende al menos la porción radial de la extremidad aguas abajo (29) de la serie de tapas (36) , que es adyacente a la primea serie de canales (17) .

15. Quemador (1) que comprende varios conductos (3, 5, 6, 7, 8) sensiblemente coaxiales, caracterizado porque el conducto (8) anular más externo es de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 14 y permite la alimentación de un fluido que presenta en su salida (20) dos partes que tienen, cada una, una componente tangencial específica.

16. Quemador (1) de acuerdo con la reivindicación 15, caracterizado porque comprende un conducto central de alimentación de aire primario (5) que está delimitado exteriormente por un tubo periférico (10) , y un estabilizador central (13) dispuesto a la salida del conducto de alimentación de aire primario (5) y montado deslizante axialmente con respecto al tubo periférico (10) , delimitando la extremidad aguas abajo interna (51) del tubo periférico (10) y el reborde periférico (52) del estabilizador (13) un paso anular (50) y estando biselada al menos una de las dos superficies (51, 52) que delimitan el paso anular (50) .

17. Quemador (1) de acuerdo con la reivindicación 16, caracterizado porque al menos una de las dos superficies (51, 52) que delimitan el paso anular (50) presenta órganos de desviación (52) que confieren una componente tangencial al fluido que pasa por este paso anular (50) .

18. Quemador (1) de acuerdo con las reivindicaciones 16 o 17, caracterizado porque el estabilizador central (13) comprende al menos una abertura (15) que forma la extremidad aguas abajo de un conducto central de alimentación de combustible (3) que está delimitado exteriormente por un tubo central (9) solidario axialmente del estabilizador central (13) .

19. Quemador (1) de acuerdo con una de las reivindicaciones 16 a 18, caracterizado porque el estabilizador central

(13) tiene un diámetro al menos igual al 40% del diámetro del tubo externo (13) del conducto anular (8) de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 14.